为了探索自然的对称与和谐：爱因斯坦的宏愿在实现（下）

关于强作用的各种理论中,最受人重视的是量子色动力学,它是在1964年盖尔曼(M.Gell-Mamm)和奈曼(Y.Ne'eman)提出夸克模型之后建立起来的。该模型假定,强子皆由夸克构成:重子是由三个不同“色”的各种夸克构成的色单态,而介子是由正反夸克构成的色单态。这就表明,夸克除有“味”量子数(区别夸克     

在J/ψ辐射衰变过程中1~(-+)胶子球的产生

量子色动力学(QCD)预期有胶子球存在,但如何将胶子球从由一对正反夸克构成的介子中区分出来,是一个很重要的问题.至今还没有发现由正反夸克构成的奇特(exotic)态,若     

五夸克态的实验发现

2015年,大型强子对撞机上的LHCb实验在■衰变末态中,发现J/ψ和p不变质量谱中存在明显的增强结构.通过达里兹图分析,首次在实验上确认存在由5个夸克组成的粒子.全振幅分析表明,至少需要两个五夸克态才能很好地描述数据,这两个五夸克态被命名为Pc(4450)和Pc(4380). 2019年,利用9 fb–1积分亮度的数据,并采用重新优化了的选择条件, LHCb实验再次研究■衰变末态的J/ψ和p不变质量谱,发现了一个新的五夸克态Pc(4312),同时观测到之前发现的Pc(4450)是两个质量相邻窄共振态P_c(4440)和P_c(4457)的叠加.发现包含粲夸克偶素的五夸克粒子是对传统强子组成的重要突破,其内部结构有很多种可能性,如紧束缚的五夸克态、重子-介子分子态等或者它们的叠加态.作为国际高能物理学界的前沿方向,对五夸克粒子结构的研究为探索强相互作用非微扰性质打开了一扇新的窗口.     

高能散射强相互作用唯象学研究进展

高能散射是研究物质基本结构及其相互作用规律的基本实验手段,探索新物理必然涉及的强相互作用唯象分析和精确计算尤为重要.本文围绕强子产生介绍高能散射强相互作用的最新唯象学研究进展,主要包括量子色动力学微扰计算概述、强相互作用软硬界面的预禁闭结构(色连接、重子数涨落等)、色单态预禁闭集团的强子化物理图像及重要的强子化模型(弦碎裂模型、集团碎裂模型、夸克组合模型等)、强子产生涉及的相关强子结构和强子波函数的研究与应用等.     

当前粒子物理研究的新困难

“间隙阵发效应”实验发现(1992),在多重强子产生过程中电荷—电荷相互作用很强.微扰量子色动力学与量子电动力学的计算结果只有实验值的百分之一.л介子产生对碰撞质子自旋的依赖实验(1980--1991)指出:电荷(同位旋)与自旋之间存在动力学关联,然而量子色动力学的计算得到零结果.强子动量与质量的关联,不同强子间的质量关联,以及质量起源问题,都要求加强非微扰量子场论的研究.量子解析动力学在公理化场论基础上综合了四方面的研究:(1)     

核子-介子耦合顶点的结构与核力中的介子交换过程

从六十年代发展起来的介子交换理论较好地对核力作了解释。强子的夸克模型的成功及量子色动力学(QCD)理论的发展,使人们希望有可能对核力的本质作更清楚的阐述。从夸克模型和描述夸克间相互作用的QCD理论看来,核力是组成核子的夸克间交换色胶子(gluon)的剩余相互作用的自然表现。当两个核子靠得很近互相明显重迭时,组成一个核子的     

自然信息

新粒子ζ由加州理工学院、华盛顿大学等五个单位的物理学家组成的一个小组,在SLAC的SPEAR正负电子对撞机上,用马克Ⅲ探测仪观察近600万起J/ψ粒子衰变的产物,发现了一个新的窄共振粒子ζ(2.2).这个粒子的质量是质子质量的2.4倍,它主要衰变为K~+K~-介子对和K_(?)~0K_(?)~0介子对.初步估计它的自旋为偶数,字称和电荷宇称均为正.ζ(2.2)粒子究竟是什么性质的     

相对论重离子碰撞中正反粒子椭圆流的劈裂

相对论重离子碰撞是研究极端高温高密条件下新物质形态及量子色动力学相图的重要实验手段,而椭圆流是相对论重离子碰撞的重要实验观测量.近年来在美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机上进行束流能量扫描实验,研究人员发现了一些异于极端相对论重离子碰撞的行为,比如正反粒子椭圆流的劈裂.基于拓展的多相输运模型,可以通过正反粒子的不同平均场势来解释该实验现象,并可据此提取高重子及同位旋化学势下夸克物质的状态方程及相图信息.     

夸克模型——今日的粒子物理

由于夸克模型的提出,人们对粒子物理的认识有了很大的进步。但是有关夸克的禁闭问题,至今仍是一个没有解决的难题。著名物理学家李政道教授提出了一种新的方案,把真空看作一种完全的抗色电介质,从而解决了夸克的禁闭问题,并且避开了量子色动力学在处理这类问题上遇到的红外发散困难。     

胶子与夸克喷注中带电粒子多重数比率

高能e~+e~-湮没后电磁相互作用最初产生的一对夸克与反夸克(e~+e~-→q_00),通过强相互作用,最终碎裂成各种强子,形成2喷注事例。按照量子色动力学(QCD)理论,q_0与0都     

发现三喷注事件并验证量子色动力学

本文报导e~ e~-→强子的数据资料的空间能量分布的分析结果,这些数据资料是在佩特拉(PETRA)对碰机的能量范围内、用MARK-J检测器得到的。定义“扁率”(Oblateness)以描述能量构形与首次明晰观察到的三喷注结构。这些数据资料能用量子色动力学所预言的产生正反夸克对与非共线的硬胶子来解释。     

基本粒子的分类

[译者注]1.q 表示夸克,(?)表示反夸克。根据量子色动力学(QCD)的理论,重子由三个夸克组成,介子由夸克和反夸克组成.2.有证据表明,至少有五种类型(“味”)的夸克,即 u(上)夸克,d(下)夸克、s(奇)夸克、c(粲)夸克和 b(底或美)夸克。旁边划有问号的 t(顶)夸克,是六夸克模型理论提出的尚需在更高能量领域内搜寻的夸克。     

E介子之谜与一个胶子球的存在

在J/ψ粒子辐射衰变中发现的质量为1440MeV的介子,是1~+E介子还是一个胶子球,已争论很久,《E介子之谜与一个胶子球的存在》一文的作者认为它是一个胶子球,并命名它为G(1440)。此工作对当今粒子物理中的一个重要理论——量子色动力学是一个有力的支持。     

夸克-强子二重性综述

利用电生介子实验测量方法研究夸克-强子二重性,尤其在S^1/2=2GeV附近的深度非弹性条件下的单举电子核子散射实验,是验证其共振态二重性最佳的能量区域.本文描述了依据夸克-强子二重性来研究固定靶实验在单举反应中的共振态现象,并描述了利用共振态的数据进行数据分析的方法.计算了介子系统能动量、四动量、散射角等相关参数,同时讨论了实验测量方法,从理论与实验的角度说明了北京试验束装置上的固定靶电子散射实验是研究夸克-强子二重性的重要实验数据库.     

组分夸克模型与量子色动力学间的联系——Ⅰ.基本参量间的关系

量子色动力学(QCD)是强相互作用的基本理论。实验表明,QCD Lagrange量中的基本参量即流夸克质量与强耦合常数是在高能过程中所显示的。另一方面,组分夸克模型在描述低能强子的基本性质方面获得了相当成功。因此一个挑战性的问题是:组分夸克模型与QCD理论如何联系?不少理论物理学家为此进行了努力探讨,因为这一问题不仅对我们认识唯象夸克模型,且对理解低能QCD并改进对强子及其相互作用是有十分重要意义的。至今,对上述问题研究的主要进展是导出了组分夸克质量与流夸克质量间的关系。     

高能正负电子物理实验进展

高能正负电子物理实验是通过对高能正负电子对撞产生的各种物理现象的研究,来揭示物质的微观结构和相互作用规律的。唐孝威同志撰写的《高能正负电子物理实验进展》一文,评述了在高能正负电子对撞机上所取得的实验成果,并作了展望。     

探寻自然的数学定律——弗兰克·维尔切克访谈录

加州理工学院教授、现年58岁的弗兰克·维尔切克(Frank A.Wilczek)和蔼、幽默,被认为是最具智慧的物理学家之一.由于在量子色动力学上的贡献,他和戴维·格罗斯(David J.Gross)、戴维·普利策(H.David Politzer)-并分享了2004年度的诺贝尔物理学奖(那项工作是维尔切克在他21岁时和普林斯顿的格罗斯一起完成的).量子色动力学作为现代物理学理论基石的一部分,在欧洲大型强子对撞机(LHC)重启后不久,<纽约时报>专门采访了维尔切克.     

组分夸克模型与量子色动力学间的联系——Ⅱ.组分夸克的基本性质

实验表明,量子色动力学(QCD)理论中的基本客体是在高能过程中所观察到的“流夸克”。另一方面,组分夸克作为有效自由度在描述低能强子的性质方面取得了相当的成功,那么,组分夸克如何与QCD夸克联系?组分夸克有哪些基本性质?近20年来,这些具有挑战性的令人感兴趣的基本问题,一直吸引着不少理论物理工作者为之进行努力探讨。因为这对理解QCD的低能行为,改进对强子结构及强子间相互作用的描述和认识具有重要意义。虽然人们对组分夸克的质量与QCD夸克(流夸克)质量间的联系有了一定认识,但是至今仍不能理解为什么低能标度下组分夸克间的有效耦合强度远大于同一标度下的QCD耦合,更没有很好理解组分夸克的一些基本性质,如它的形状因子和半径等。     

能量前沿正负电子对撞机的研究进展

欧洲核子研究中心在2012年发现了希格斯玻色子,成为物理学史上一个新里程碑.目前,全球高能物理界正在积极推动下一代高能正负电子对撞机的预研工作,以便对新发现的希格斯玻色子进行精确测量并探索标准模型之外的新物理.本文简要回顾了历史上能量前沿正负电子对撞机的发展历程及其作用,包括历史上第一台正负电子对撞机Ad A的诞生,在Ad A基础上诞生的ACO,VEPP-II,ADONE,以及后来的SPEAR,DORIS,CESR,TRISTAN,再到至今为止最大的环形正负电子对撞机LEP等能量前沿正负电子对撞机;并进一步介绍了目前国际高能物理界正在预研的未来正负电子对撞机的几种设计方案,如ILC,CLIC,TLEP等,其中包括我国自主提出的下一代环型正负电子对撞机CEPC.     

粒子物理学到了转折关头

●作为一种尚未被人知晓、然而却为其他粒子产生质量的希格斯玻色子,是完成并确认粒子物理标准模型所需的最后一个要素。希格斯玻色子将扩展标准模型希格斯玻色子的发现或将使标准模型更为完整。让我们暂且同意,大型强子对撞机(LHC)的探测器ATLAS以及紧凑型μ介子螺线管已经发现了一个质量约125千兆电子伏特(GeV)的希格斯玻色子。虽然